并发队列性能不佳

Question

我有两个线程。一种是从串行端口收集数据并将其放入一个数组中，然后将其添加到并发队列中。另一个线程正在获取这些数组并实时绘制数据。每秒大约有 150 个 50 字节的数据包。 我遇到的问题是，当它运行时，它会消耗大约 10% 的 CPU。这是在非常快的核心 I7 Haswell 上。如果我在消费线程中添加 Thread.Sleep(1)，那么 CPU 利用率会下降到 1%。问题是如果我把它放在 Thread.Sleep(2) 上，那么数据包就不再同步了。所以这不是一个解决方案，如果它在较慢的计算机上运行，​​它可能无法正常工作。

代码很简单。这是生产者线程：

    static void FillQueue(byte[] buffer)
    {
        dataQueue.Enqueue(buffer);
    }

这里是消费者线程：

        while (continuePolling)
        {                
            Thread.Sleep(1); //if removed, there is 10% CPU utilization.  If higher then packet synchronization is lost.

            if (dataQueue.TryDequeue(out result))
            {
                ProcessPacket(result);
            }               
        }

我觉得这很难理解，因为 ProcessPacket 方法执行大约需要 0.3 毫秒，并且每秒调用大约 10 次。

我现在尝试改用阻塞集合。 这里是制作人

 BlockingCollection<byte[]> dataQueue = new BlockingCollection<byte[]>;

 public static void addData(buffer)
 {
      dataQueue.add(buffer);
 }

这里是消费者

 while (dataQueue.TryTake(out result)
 {
     ProcessPacket(result);
 }

根本没有区别！它使用 10% 的 CPU，如果我添加一个 Thread.Sleep(1) 就可以了，但是一个 Thread.Sleep(2) 我会丢失数据包 我不明白。每个数据包有 50 个字节。而已。它们的消耗速度与生产速度一样快。 谢谢

Answer 1

那是因为你基本上有while (true) {} 循环。 ProcessPacket 耗时 0.3ms，每秒有 10 个数据包，所以每秒有用工作 3ms。剩下的 997 毫秒，你的循环不断检查队列中是否有新项目，浪费你的 CPU 资源。

相反，将BlockingCollection 与您的队列一起使用，这为您的任务提供了更好的选择。它支持阻塞出队（必要时带有超时和取消令牌），因此不会浪费 CPU：

var dataQueue = new BlockingCollection<string>(new ConcurrentQueue<string>());
// Add instead of Enqueue
dataQueue.Add("some item");
// Take instead of Dequeue, this will block until item is available in queue
var result = dataQueue.Take();
// blocks until item is available or timeout happens
if (dataQueue.TryTake(out result, TimeSpan.FromMilliseconds(100)))

它还支持“流”接口，所以你的代码可以是：

foreach (var result in dataQueue.GetConsumingEnumerable()) {
    ProcessPacket(result);        
}

而不是continuePolling 标志 - 调用

dataQueue.CompleteAdding();

当没有更多物品需要时（因此，否则您会将 continuePolling 设置为 false） - 这将使 GetConsumingEnumerable 完成提供物品并返回。